激光近凈成形Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐腐蝕性、抗氧化性和高溫穩(wěn)定性，在航空航天、海洋化工等領(lǐng)域的極端環(huán)境中有著巨大的應(yīng)用潛力。近年來(lái)，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出了一種以激光熔覆和快速成形技術(shù)為基礎(chǔ)的激光近凈成形技術(shù)(LENSTM)，該技術(shù)能夠利用粉末原材料直接成形出形狀復(fù)雜的三維實(shí)體，脫離了傳統(tǒng)加工所需要的模具和刀具，極大地縮短了生產(chǎn)周期。因此，激光近凈成形技術(shù)在快速制備高性能共晶陶瓷結(jié)構(gòu)件方面具有一定優(yōu)勢(shì)，特別在

2、航空航天關(guān)鍵零部件制造領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
　　本文通過(guò)開(kāi)展Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷激光近凈成形實(shí)驗(yàn)，研究激光功率對(duì)成形質(zhì)量的影響規(guī)律，獲得成形質(zhì)量較好的激光功率范圍;通過(guò)有限元方法建立成形過(guò)程數(shù)值模型，分析溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律，揭示結(jié)構(gòu)件裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展機(jī)理;利用X射線衍射儀、掃描電鏡、維氏硬度計(jì)等工具對(duì)樣件進(jìn)行相成分、微觀組織、硬度和斷裂韌性等特征分析。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)以Al2O3-Zr

3、O2(Y2O3)陶瓷粉末為原材料，利用激光近凈成形的方法進(jìn)行成形實(shí)驗(yàn)，研究激光功率對(duì)成形件成形質(zhì)量的影響規(guī)律，為提高共晶陶瓷結(jié)構(gòu)件成形質(zhì)量與成形過(guò)程激光功率的優(yōu)化提供指導(dǎo);
　　(2)利用有限元ANSYS軟件建立25層Al2O3-ZrO2(Y2O3)共晶陶瓷薄壁件模型，分析激光近凈成形過(guò)程，獲得成形過(guò)程溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律，揭示激光功率對(duì)氣孔和裂紋缺陷的影響規(guī)律;
　　(3)通過(guò)改變粉末比例，得到共晶與偏共晶成分的陶瓷薄壁